清華新聞網(wǎng)1月5日電 腫瘤是全球重大的公共衛(wèi)生問題。通過太空生物3D打印構(gòu)建精準(zhǔn)腫瘤病理模型，對于太空腫瘤研究具有重要意義。由于空間微重力、輻射、發(fā)射過程強(qiáng)振動等環(huán)境因素對太空生物3D打印成形效果與細(xì)胞活性的不利影響，同時衛(wèi)星所能攜帶的重量十分有限，使得活細(xì)胞組織模型太空3D打印難度非常大，國際范圍內(nèi)仍處于起步階段。
為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，清華大學(xué)機(jī)械系熊卓教授、張婷副教授課題組經(jīng)過近三年攻關(guān)，研發(fā)了一整套腫瘤模型空間3D打印與培養(yǎng)自動化系統(tǒng)（總重僅6公斤）；研制了適用于空間微重力環(huán)境的溫敏生物墨水和懸浮介質(zhì)體系，具有優(yōu)異的生物相容性、打印性能、室溫存儲及防泄漏特性，有效解決了腫瘤模型樣品的在軌打印和原位培養(yǎng)難題；提出了基于深度學(xué)習(xí)算法的雙色熒光顯微鏡空間原位自動成像技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套可自動遙測、控制和分析的軟件系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)腫瘤模型樣品的在軌打印、自動對焦、熒光成像及數(shù)據(jù)回傳。
圖1.發(fā)射前調(diào)試、安裝與發(fā)射現(xiàn)場
今年6月7日，課題組研發(fā)的腫瘤模型太空3D打印與培養(yǎng)系統(tǒng)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，并順利完成在軌試驗(yàn)，開創(chuàng)了腫瘤模型太空3D打印的先河。根據(jù)回傳數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，空間微環(huán)境有利于三維腫瘤模型的精準(zhǔn)打印與長期形態(tài)維持，同時增強(qiáng)了肺癌細(xì)胞對化療藥物的敏感性，為未來腫瘤治療提供了新思路，有望加速太空腫瘤醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展。
圖2.3D腫瘤模型的在軌打印流程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
相關(guān)研究成果以“基于衛(wèi)星平臺的腫瘤模型在軌3D打印”（Satellite-based On-orbit Printing of 3D Tumor Models）為題，于2023年12月27日在線發(fā)表于《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）期刊。
清華大學(xué)機(jī)械系2020級博士生莫興武、博士后張艷梅及2022級博士生王子萱為論文共同第一作者，熊卓、張婷及機(jī)械系助理研究員方永聰為論文共同通訊作者。研究得到國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、清華豐田聯(lián)合基金等的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adma.202309618
供稿：機(jī)械系
題圖設(shè)計(jì)：曾儀
編輯：李華山
審核：郭玲
